DD274232A5

DD274232A5 - Schleifmittel

Info

Publication number: DD274232A5
Application number: DD31820788A
Authority: DD
Inventors: Reiner Kunz; Albert Babl; Ales Zahradnicek; Rainer Dietrich
Original assignee: Lonza Ag,Ch
Priority date: 1987-07-24
Filing date: 1988-07-22
Publication date: 1989-12-13
Also published as: ZA885211B

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein neues Schleifkorn auf Basis von Aluminiumoxid, das sich durch gute Streufaehigkeit und durch eine gute Einbindungsfaehigkeit in flexiblen Schleifmitteln oder in Schleifkoerpern mit Kunstharzbindung auszeichnet. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass das Schleifkorn mit einer hygroskopischen und/oder einer hydrophilen Substanz oberflaechlich behandelt ist, wobei die Substanzmenge 0,001 bis 5,0 Gew.-%, bezogen auf die Menge des Schleifkorns, betraegt. Dieses Schleifkorn wird im elektrischen Feld von 20 000 bis 100 000 V m, bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 30 bis 90% im Verarbeitungsbereich auf eine mit einem Haftvermittler versehene Unterlage aufgetragen.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein oberflächenbehandeltes Schleifkorn auf Basis von Aluminiumoxid sowie ein daraus hergestelltes, insbesondere ein auf eine Unterlage auf elektrostatischem Wege aufgebrachtes Schleifmittel.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es sind Schleifmittel in Form eines Schleifpapiers bekannt, die zwischen den einzelnen Schleifkörnern große Leerräume aufweisen und die Schneidespitzen aller Schleifkörner in derselben Ebene liegen, die parallel zur Ebene einer Unterlage verläßt.

Um das zu erreichen, wird auf eine Unterlage eine Kunstharz- oder Leimschicht aufgetragen und sodann eine Anzahl von Schleifkörnern auf elektrostatischem Weg entgegen der Schwerkraft eingestreut und somit aufgerichtet in eine erste Leimschicht eingesetzt (DE-OS 21 25942).

Es hat sich als nachteilig herausgestellt, daß die bloßen Schleifkörner in solchen Herstellungsverfahren im elektrischen Feld ein schlechtes Spring- und Ausrichtverhalten zeigen. Beispielsweise in der genannten DE-OS 25942 wird vorgeschlagen, das Abfallen der Körner von der Unterlage, wegen einer zu geringen Stärke der elektrostatischen Auf ladung, dadurch zu unterbinden, daß ein dünner Film einer hochviskosen Substanz aufgetragen wird, die die Körner solange festhält, bis sie in die Leimschicht eingebettet sind.

Andere Nachteile, die bei elektrüstatischen Beschichtungsverfahren auftreten, waren, daß die Spannung im elektrischen Feld stark erhöht werden muß und damit unerwünschte elektrische Entladungen auftreten oder eine erhöhte relative Luftfeuchtigkeit im Verarbeitungsbereich notwendig wird.

Alle diese Maßnahmen können aber nicht verhindern, daß die Beschichtung der Unterlage mit Schleifkörnern meistens unregelmäßig ist und zu hohen Ausschußraten führt, da auch innerhalb der Produktionschargen eines Schleifmittels wesentliche Unterschiede im Springverhalten festgestellt wurden und somit die Produktionsleitung stark vermindert wird.

Ein weiterer Nachteil war, daß die Festigkeit der Einbindung der Schleifkörner in der Unterlaqe ungenügend war, was dazu führte, daß Einbußen in der Schleifleistung solcher Schleifmittel in Kauf genommen werden mußten.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Schleifleistung der Schleifmittel und ih.-e Qualität zu erhöhen sowie die Ausschußrate bei der Herstellung der Schleifmittel weiter zu senken.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schleifkorn zur Verfugung zu stellen, das eine verbesserte Streufähigkeit besitzt und eine gleichmäßige Beschichtung des Trägermaterials gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Schleifkorn mit einer hygroskopischen und/oder hydrophilen Substanz oberflächlich behandelt ist, wobei die Substanzmenge 0,001 bis 5,0Gew.-%, bezogen auf die Menge des Schleifkorns, beträgt. Vorzugsweise beträgt die Substanzmenge 0,1 bis 0,5Gew.-%, bezogen auf die Menge des Schleifkorns.

Um zu ermitteln, ob das Schleifkorn die geforderten Eigenschaften aufweist, hat es sich ais zweckmäßig erwiesen, die Leitfähigkeit des Schleifkorns als spez. Widerstand in Kornschüttungen zu bestimmen. Zweckmäßig liegt dieser spez. Widerstand bei kleiner als 3,5 χ 10¹⁰Ohm x cm, vorzugsweise zwischen 0,05 x 10¹⁰ und 2,5 χ 10^l0Ohm χ cm.

Gemäß vorliegender Erfindung ist ein Schleifkorn auf Basis von Aluminiumoxid imn Mikro- und insbesondere im Makrobereich gemäß FEPA-Standard geeignet. Als Schleifxörner auf Basis von Aluminiumoxid werden Korunde, wie Edelkorund, Halbedelkorund, Normalkorund, hochtemperatur-behandelter Blaukorund, Zirkonkorund, Sinterkorund oder entsprechende Ein- oder Mehrphasenzusammensetzungen, verstanden. Es können auch Mischung 3n verschiedener Korunde, wie z. B.

Edelkorund, Blaukorund, Zirkonkorund, Sinterkorund, eingesetzt werden.

Die genannten Schleifkörner müssen, um den erfindungsgemäßen Zweck zu erreichen, mit einer hygroskopischen und/oder hydrophilen Substanz beschichtet sein.

Als hygroskopische Stubstanz kann ein Carbonat, Hydrogencarbonat, Sulfat, Nitrat, Phosphat, Fluorid oder Chlorid der Metalle der 1., 2. oder 3. Hauptgruppe oder der 1. oder 2. Reihe der Übergangsmetalle des Periodensystems, zweckmäßig aber Natriumcarbonat, Natriumhydrogencarbonat, Magnesiumchlorid, Calciumnitrat, Eisenchlorid, jeweils allein oder im Gemisch, eingesetzt werden.

Als hydrophile Substanzen kommen feinstteilige Metalloxide, wie Siliciumdioxid, Aluminiumoxid oder Titandioxid, jeweils allein oder im Gemisch untereinander, zur Anwendung.

Die feinstteiligen Metalloxide haben eine Partikelgröße der Primärteilchen im d_M Wert von zweckmäßig 1 bis 500 nm, vorzugsweise 10 bis 50nm, und eine spezifische Oberfläche zwischen zweckmäßig 5 bis 500m2/g, vorzugsweise 50bis380m2/g.

Gemische in beliebigen Verhältnissen von hygroskopischen und hydrophilen Substanzen können ebenfalls eingesetzt werden, sofern die angegebenen Mengenbereiche eingehalten werden.

Abhängig von der Beschichtung können die Schleifkörner für unterschiedliche Zwec<e eingesetzt werden.

Schleifkörner auf Basis von Aluminiumoxid, die mit einer hygroskopischen und/odür hydrophilen Substanz beschichtet sind, eignen sich besonders zum gleichmäßigen Beschichten einer, einen Haftvermittler aufweisenden Unterlage im elektrischen Feld, also zum Verbessern der Streufähigkeit.

Für dieses Verfahren können neben dem Aluminiumoxid beliebige Mischungen mit weiteren Korunden eingesetzt werden, die ursprünglich aufgrund des unterschiedlichen Springverhaltens der Einzelkomponenten im elektrischen Feld nicht eingesetzt werden konnten, die aber nach erfindungsgemäßer Behandlung ein identisches Springverhalten zeigen und somit einsetzbar

V Die erfindungsgemäß benötigte elektrische Feldstärke liegt zwischen 20000 bis 100000 —. Die Beschichtung erfolgt bei einer

relativen Feuchtigkeit der Umgebung von 30 bis 90%.

Mit Schleifmitteln, die auf einem Schleifkorn basieren, das mit einer möglichst feinteiligen hydrophilen Substanz behandelt ist, wird zusätzlich eine ausgezeichnete Einbindung oder Haftung des Schleifkorns auf einer flexiblen Unterlage oder in Schleifmitteln mit Kunstharzbindung erreicht. Solche Schleifmittel eignen sich daher besonders für Schleifbänder und Schleifscheiben, die eine hohe Schleifleistung bringen müssun.

Als Unterlage kommen vorteilhaft bekannte Materialien wie Papier, Kunststoffe, Leinen oder faserverstärkte Gewebearten zur Anwendung. Ein Haftvermittler wird in der Regel einseitig auf diese Unterlage aufgebracht.

Als Haftvermittler bieten sich die gebräuchlichen Leime oder Klebstoffe wie Holzleim, Bakelit, Phenol-, Aldehyd-, Harnstoff-, Formaldehyd-, Epoxy-, Polyester- oder Polyurethanharze an.

Vordem Aufbringen auf die Unterlage wird das Schleifkorn erfindungsgemäß mit einer hygroskopischen und/oder hydrophilen Substanz behandelt. Dazu weiden die hygroskopischen Substanzen gelöst, die hydrophilen Substanzen, soweit nicht löslich, in einem Träger suspendiert und in diese Lösung oder Suspension das Schleifkorn oder die genannten Gemische hineingegeben und durch Trocknen, beispielsweise durch Eintrocknen lassen, durch Verdampfen oder Sprühtrocknen das Lösungsmittel oder der Träger entfernt. Die einzelnen Bestandteile müssen so ausgewogen werden, daß sich ein beschichtetes Schleifkorn mit den erfindungsgemäßen Anteüen an Schleifkorn und an Substanz ergibt.

Eine weitere Verarbeitungsmöglichkeit für die hochdispersen hydrophilen Substanzen besteht darin, daß das Schleifkorn in einen Mischer (Taumelmischer, Drehmischer, Freifallmischer) gegeben und mit der beispielsweise aus der Reihe der genannten Materialien ausgewählten Substanz oder einem Gemisch aus dieser Reihe trocken gemischt wird.

Durch die entsprechende Wahl der Menge Schleifkorn zu Substanz wird das erfindungsgernäße Gewichtsverhältnis eingestellt.

Das behandelte Schleifkorn kann dann den an sich bekannten Beschickungsvorrichtungen zugeführt und darin wie bekannt verarbeitet werden.

Anhand der Vergleichsversuchs wird gezeigt, daß einerseits die Streufähigkeit und anderseits auch die Schleifleistung, von entsprechend hergestellten Schleifmitteln, deutlich verbessert werden kann.

Ausführungsbeispiule

Beispiel 1

L*s wurde ein hochtemperaturbehandelter Normalkorund (Dural HT) der Körnung 36 und 60 nach FEPA-Norm aus unterschiedlichen Produktionschargen verwendet, die jeweiligen Probemengen halbiert und die eine Hälfte erfindungsgemäls mi; 0,2Gew.-% hochdispersem AIiO₃Id₅₀ = 20nm, BET = 100± 15m2/g) durch Aufschlämmen in Wasser und Eintrocknen bei 200 ^?C hergestellt. Die Streufähigkeit wurde in einem Labortestgerät unter konstant gehaltenen Bedingungen getestet, wobei als Maß für die Streufähigkeit der Gew.-%-Anteil, der auf einem Klebeband anhaftenden Körner genommen wurde, die dazu von einer Unterlage im elektrischen Feld entgegen der Schwerkraft an das Klebeband springen mußten. Die Oberflächenleitfähigkeiten- ausgedrückt als spez. Widerstandswerte-wurden mit konstant gehaltenen Bedingungen in zylindrischen Kornscl.üttungen (Durchmesser 30mm, Kornmenge2g) gemessen, Meßgerät: Kurbelinduktor 5000V, Meßbereich 1 x 10^ebis4x 10⁹Ohm

Die Ergebnisse zeigt Tabelle I.

Tabelle I

Dural HT Korn 36	r.pez. Widerstand Ohm x cn ι Streufähigkeit %	unbehandelt	behandelt mit 0,2% AI₂O₃
A	spoz. Widerstand Ohm χ cm Streufähigkeit %	> 12x10" 8	0,4x10'° 92
B	>12x10'° 12	0,2 x 10'° 96

spez.WiderstandOhmxcm >12x10¹⁰ 1,0x10'°

Streutähigkeit% 0 96

Dural HT Korn 60

spez.WiderstandOhmxcm > 12x10'° 0,9x10'°

Streufä!ugt'.eit% 4 96

spez.WiderstandOhmxcm &12x10¹⁰ 0,6x10'°

Streufähigkeit % 54 96

F spez.WiderstandOhmxcm >12x10¹⁰ 0,9x10¹⁰

Streufähigkeit % 12 94

Beispiel 2

Es wurde wie bei Beispiel 1 vorgegangen, nur mit Halbedelkorund als Schleifkorn, und es wu/de behandelt mit 0,2 Gew.-% AI₂O₃ durch Trockenmischung

Die Ergebnisse zeigt Tabelle II.

Tabelloll	(Abramant®)	χ cm	unbehandelt	behandelt mit 0,2% AI₂O₃
Halbedel korund Korn 36	spez. Widerstand Ohm Streufähigkeit %	χ cm	5 12x10'° 26	0,4x10'° 96
A	spez. Widerstand Ohm Streufähigkeit%	χ cm	5 12x10'° 32	1,5x10'° 96
B	spez. Widerstand Ohm Streufähigkeit %		10x10'° εο	0,6X10'° 97
C

Beispiel 3

Es wurden Dural HT Korn 60 Proben mit hygroskopischen Substanzen (0,5Gew.-%) durch Auflösen der Substanzen in Wasser, Zugabe der Schleifmittel und Eindampfen bei 200⁰C hergestellt. Die Streufähigkeit wurde hier nicht mehr explizit gemessen, da die Oberflächenleitfähigkeit, respektive der spez. Widerstand als Maß ausreichend ist. Die Ergebnisse zeigt Tabelle III.

Tabelle III	unbehandelt	behandelt
DuralHT Korn 60	12x10¹⁰Ohmxcm	< 0,02 χ ¹O¹⁰ Ohm χ cm
Subst.FeCI₃	12x10^l0Ohmxcm	<0,02xK'°Ohmxcm
NaHCO₃	12 χ 10'°Ohmxcm	< 0,02 χ 10°Ohmxcm
MgCI₂	12 x 1O¹⁰OhID χ cm	<0,02x 10 ⁵Oh(HXCm
Ca(NO₃I₂

Man erkennt anhand der spez. Widerstandswerte, daß die Beladung mit hygroskopischen Substanzen wesentlich geringer als 0,5Gew.-% sein kan \ um den erfindungsgemäßen spez. Widerstand zu erreichen. Diesbezüglich wurde eine Probe Dural HT Korn 36 mit 0,01 Ge\'.-% Natriumhydrogencarbonat hergestellt:

DuralHT unbehandelt behandelt

Korn 36

NaHCO₃ >12x10^l0Ohmxcm 0,1 χ 10^l0Ohm xcm

Beispiel 4

Die Pfoduktionscharge hochtempbraturbehandelter Blaukorund Korn 36 (D'.irai HT) wurda halbiert und eine Hälfte erf^;ndungsgemäß mit 0,2Gew.-% AI₂O₃ (primär Partikel dso = 20nm, BET = 100 i 15m2/g) durch Trockenmischung in einem Freifallmischer behandelt. Mit diesen Mustern wurden flexible Schleifbänder unter konstanten Bedingungen hergestellt und mit einer industriellen Bandschleifmaschine an Stahlblechkanten (Werkstoff: DIN 17222 Nr. 10605), der Breite 3 mm, getostet. Als Maß für die Schleifleistung wurde die maximale bearbeitbare Gesamtkantenlänge sowie die damit verbundene Abschliffmenge der Bänder herangezogen. Die Ergebnisse zeigt Tabelle IV.

Tabelle IV	unbehandelt	behandelt
DuralHT Korn 36	930	1170
Abschliffmenge ing	6,2	8,8
bearb. Kanten länge in m

Beispiel 5

Die Produktionscharge hochtemperaturbehandelter Blaukorund Korn F24 (Dural HT) wurde halbiert und eine Hälfte erfindungsgemäß mit 0,2 Gew.-% AI₂O₃ (primär Partikel d6o = 20nm, BET = 100 ± 15m2/gj durch Trockenmischung in einem Freifallmischer hehandelt.

Mit diesen Mustern wurden unter konstanten Bedingungen Trennscheiben wie folgt hergestellt.

Die Zusammensetzung der Scheiben lautete:

19 Gew.-% Phenolharze (Pulver und flüssig)

68 Gew.-% Schleifkorn

.13 Gew.-% Füllstoffe.

Die körnigen Ausgangsmateriaüen wurden unter Zugabe des flüssigen Phenolharzes zu einer rieselfähigen homogenen Masse verarbeitet und in einer Preßform unter Zugabe von 2 Außengeweben in einer Presse mit einem Druck von 200 kg/cm² verpreßt.

Die Aushärtung der Scheiben erfolgte wie üblich in einem Ofen boi 19O⁰C.

Die Schleifleistung wurde mit einer handelsüblichen Trennschleifmaschine an 18/8 Chromnickelstahlflacheisen der Querschnittsdimension 50 χ 20 mm ermittelt. Hierzu wurden pro Scheibe 10Trennschnitte durchgeführt und als Maß für de Leistung der Scheibe der damit verbundene Scheibenverschleiß ermittelt. Dieser wird in „nm-Scheibendurchmesserabnahme" angegeben. Die Ergebnisse zeigt Tabelle V.

Tabelle V

Scheibendimension in mm: 230 χ 2,5 χ 22 Flacheisen aus 18/8 Chromnickelstahl: 50 χ 20 mm 10 Trennschnitte

DuraIHT Korn F 24	unbehandelt	behandelt
Durchmesserabnahme in mm	4 6 5	4 4 4
Durchschnitt	5mm	4 mm
Relat. Leistungsfaktor	100%	120%

Claims

1. Schleifkorn auf Basis von Aluminiumoxid, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einer hygroskopischen und/oder einer hydrophilen Substanz oberflächlich behandelt ist, wobei die Substanzmenge 0,001 bis 5,0Gew.-%, bezogen auf die Menge des Schleifkorns, beträgt.

2. Schleifkorn nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanzmenge 0,1 bis 0,5Gew.-%, bezogen auf die Menge des Schleifmittels, beträgt.

3. Schleifkorn nach Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenleitfähigkeit des behandelten Schleifkorns, gemessen als spez. Widerstand in Kornschüttungen, kleiner als 3,5 x 10¹⁰Ohm x cm, vorzugsweise zwischen 0,05 x 10^l0und 2,5 x 1C¹⁰OhITi x cm, beträgt.

4. Schleifkorn nach Patentansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als hygroskopische Stubstanz ein Carbonat, Hydrogencarbonat, Sulfat, Nitrat, Phosphat, Fluorid oder Chlorid der Metalle der 1., 2, oder 3. Hauptgruppe oder de^r 1. oder 2. Reihe der Übergangsmetaliedes Periodensystems eingesetzt wird.

5. Schleifkorn nach Patentansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als hygroskopische Stubstanz Natriumcarbonat, Natriumhydrogencarbonat, Magnesiumchlorid, Calciumnitrat oder Eisenchlorid eingesetzt wird.

6. Schleifkorn nach Patentansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ale hydrophile Substanz ein feinstteiiiges Metalloxid mit einer Partikelgröße der Primärteilchen im d₅₀ Wert von 1 bis500nm und einer spezifischen Oberfläche nach BET von 5 bis 500 m2/g eingesetzt wird.

7. Schleifkorn nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als hydrophile Substanz ein feinstteiiiges Metalloxid mit einer Partikelgröße der Primärteilchen im d₅₀Wertvon 10bis50nm und einer spez. Oberfläche nach BET von 50 bis380m2/g eingesetzt wird.

8. Schleifkorn nach Patentansprüchen 1,2,3,6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß als hydrophile Substanz ein feinstteiiiges Siliciumdioxid, Aluminiumoxid oder Titandioxid eingesetzt wird.

9. Schleifkorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daij es zur Herstellung eines Schleifmittels durch Beschichten eir.er einen Haftvermittler aufweisenden Unterlage in einem elektrischen Feld

von 20 000 bis 100 000 —, bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 30 bis 90% verwendet wird.